Wie viel Wasser entsteht im Jet-Abgas?

Wenn ein Jet einen typischen Verbrennungswirkungsgrad hat, welche äquivalente Menge an flüssigem Wasser wird pro Gallone Jet- oder Kerosinkraftstoff erzeugt. Eine akzeptable Antwort kann ein Gewichts- oder Volumenverhältnis zum ursprünglichen unverbrannten Kraftstoff sein. Eine Antwort könnte beispielsweise lauten: 1 Teil in 50 nach Volumen oder 1/4 Unze pro Pfund wird in Wasser umgewandelt.

Eine Antwort im "Wasserdampf"-Volumen sollte vermieden werden, da sich das Gasvolumen dramatisch mit Höhe (Druck) und Temperatur ändert.

Wenn Sie auch einen Vergleich für Benzin zeigen könnten, wäre das noch besser.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Obwohl ich mir über den Hintergrund Ihrer Frage nicht sicher bin, da Sie ein Bild von Kondensstreifen gepostet haben: Beachten Sie, dass nur ein kleiner Teil des Wassers des Kondensstreifens Wasser ist, das aus der Verbrennung von Kraftstoff stammt. Das meiste Wasser war bereits vorher in der Atmosphäre vorhanden und die Abgasprodukte (Wasser, Ruß) fungierten nur als Keim für die Bildung von Tröpfchen oder Eiskristallen. Dh die Wahl eines anderen Kraftstoffs hat wahrscheinlich nur sehr geringe Auswirkungen auf die Bildung von mehr oder weniger Kondensstreifen.
Ich meine, die Menge an Wasser, die durch die Verbrennung von Kraftstoff entsteht, hat wahrscheinlich keinen großen Einfluss. Viel wichtiger ist die Produktion von weniger Ruß: siehe diese gemeinsame Studie von DLR und NASA zur Bildung von Kondensstreifen.
Beachten Sie, dass das Wasser normalerweise schwerer ist als der verbrannte Kraftstoff; Denken Sie daran, dass es in Gegenwart von Luftsauerstoff brennt, und Sie müssen auch diese Masse berücksichtigen.

Antworten (3)

Typische Kraftstoffe bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). Die Menge an Wasser, die bei der Verbrennung entsteht, hängt vom Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff ab. Nimmt man einen allgemeinen Kraftstoff mit einem Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoffatomen (H/C-Verhältnis) von r , wie die Verbrennung aussieht

C H r + ( 1 + r 4 ) Ö 2 → C Ö 2 + r 2 H 2 Ö

Bei Benzinkraftstoffen scheint das H/C-Verhältnis bei etwa 1,8 zu liegen ; für Kerosinkraftstoffe etwa 1,9 . Basierend auf diesen Daten produzieren Kerosinkraftstoffe in molaren Mengen etwas mehr Wasser als Benzinkraftstoffe.

Wir können dies in Gewicht umrechnen, indem wir die Molmassen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff verwenden, die ungefähr 12, 1 und 16 Gramm pro Mol betragen. Wir können dann herausfinden, dass wir haben werden

m Kraftstoff = 12 + r m Wasser = r 2 ⋅ ( 2 + 16 )

oder ein Wasser-zu-Kraftstoff-Massenverhältnis von

m Wasser m Kraftstoff = 9 ⋅ r r + 12

Bei Benzin wären das etwa 1,17 kg Wasser pro kg Kraftstoff. Bei Kerosin sind es etwa 1,23 kg Wasser pro kg Treibstoff.

Nebenbemerkung: Ich habe sehr unterschiedliche H / C-Verhältnisse für Benzin gefunden, die zwischen 1,3 und 2,1 liegen. Ich weiß nicht, ob dies auf tatsächlichen Abweichungen beruht (z. B. hat Benzol ein H/C von 1, aber Hexan 2,33, obwohl es die gleiche Kohlenstoffkettenlänge von 6 hat) oder ob meine schnelle Literatursuche zu falschen Ergebnissen geführt hat. Der Wert für Kerosin (und verwandte Dieselkraftstoffe) scheint ziemlich konstant um oder leicht über 1,9 zu liegen.

+1 für das Zitieren von Artikeln. Bei der Zusammensetzung: Flugzeugtreibstoff wird durch seine Eigenschaften bestimmt, nicht durch seine molekulare Zusammensetzung. Je nachdem, wo Sie sich auf der Welt befinden, wie es gelagert wurde und aus welcher Charge es stammt, wird es unterschiedlich sein. Chevron veröffentlichte um 2005/2006 einen technischen Bericht über Düsentreibstoff, der einen guten Überblick über die Eigenschaften gibt, die bei der Bewertung von Düsentreibstoff verwendet werden.
"Kerosin" (zumindest auf Englisch) beschreibt eher eine bestimmte Substanz. „Benzin“ hingegen beschreibt einen Zweck, für den mehrere Stoffe gemischt werden können. Daher sind die Unterschiede zu erwarten. Auf der anderen Seite sind beide Spezifikationen ziemlich locker, so dass solide Zahlen sowieso verdächtig erscheinen : )
@Agent_L, beachten Sie jedoch, dass Düsen- und Dieselkraftstoffe viel breiter geschnitten sind - dh ein breiteres Spektrum an Bestandteilen enthalten - als Benzin, da diese Motoren viel weniger wählerisch sind, was sie verbrennen.

Laut Wikipedia besteht Kerosin aus Molekülen mit 10..16 C-Atomen. Angenommen, die Moleküle sind hauptsächlich Alkane mit Formel C n H 2 n + 2 :

C 10 H 22 : 10 * 12 g + 22 g = 142 g Alkan enthält 22 g H, das zu 22 g + 11 * 16 g = 198 g verbrennt H 2 Ö Verhältnis Wasser/Kerosin = 198/142 = ca. 1.39

C 16 H 34 : 16 * 12 g + 34 g = 226 g Alkan enthält 34 g H, das zu 34 g + 17 * 16 g = 306 g verbrennt H 2 Ö Verhältnis Wasser/Kerosin = 306/226 = ca. 1.35

Dh man bekommt etwas zwischen 1,35g und 1,39g Wasser pro 1g Kerosin.

Vergleich zu Benzin: Hauptunterschied von Benzin ist, dass die Molekülketten kürzer sind (4-12 C-Atome). Dh das H/C-Verhältnis ist höher, dh Benzin liefert mehr Wasser pro Kraftstoff als Kerosin.

Herkömmlicher Düsentreibstoff sollte etwa 10–25 % (max.) Aromaten enthalten, um eine Quellung der Dichtung zu gewährleisten. Momentan werden synthetischen Kraftstoffen Aromaten zugesetzt – das kann sich aber in Zukunft ändern. Ein Papier zu einigen Kraftstoffeigenschaften/-bewertungen: pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef101520v
Aromaten (mit kleinerem H/C-Verhältnis; ca. 1) würden das resultierende Wasser/Kraftstoff-Verhältnis zu kleineren Werten verschieben.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt geringfügige Variablen, die die Berechnung etwas ungenau machen, aber diese Abbildung zeigt ein Verhältnis von 1:1,24 .

Ich bin froh zu sehen, dass meine Berechnung von dieser Grafik mit einer Genauigkeit von 1 % unterstützt wird. Du solltest wirklich die Quelle angeben, wo du es gefunden hast. Eine kleine Anmerkung ist, dass die Wasserproduktion weitgehend unabhängig von den Betriebsbedingungen ist, da das einzige andere Reaktionsprodukt, das Wasserstoff enthält, der CxHy-Beitrag wäre, der weniger als 1 % der Verbrennungsprodukte ausmacht.
@Sanchises tatsächlich weniger als 0,1 % (10 kg wären 1 % der anfänglichen 1 Tonne und noch weniger der 4,5 Tonnen Reaktionsprodukt).
@MartinBonner Ja, das hätte ‰ sein sollen.
Dies mag eine dumme Frage sein, aber wenn ein moderner Motor 1,24 t Wasser pro 1 t verbrauchtem Kerosin produziert, warum sind Flughäfen dann nicht viel neblig? Kondensiert das Wasser am Boden einfach nicht schnell genug?
@ Jules Der größte Teil des Kraftstoffs wird in großer Höhe verbrannt. Beim Rollen und im Leerlauf wird sehr wenig Kraftstoff verbraucht. Die Kraftstoffverbrennungsrate beim Start wäre höher als im Reiseflug, aber nicht sehr viel. Eine schnelle Suche sagt mir, dass eine 747 1 Gallone pro Sekunde in runden Zahlen verbrennt, also bedenken Sie, dass der Start doppelt so hoch sein könnte (wahrscheinlich nicht) und Sie eine Größenordnung von etwa 20 Pfund Wasser pro Sekunde schätzen. Überlegen Sie dann, wie schnell das Flugzeug dann relativ weit von der Landebahn entfernt ist. Wenn man über das Volumen / die Masse / die Energie der Atmosphäre nachdenkt, ist es oft schwer zu relativieren, wie groß sie wirklich ist.
@Aaron gut erklärt, danke!
Ihre Antwort könnte viel besser sein, wenn sie eine Quelle für das Bild enthalten würde
Swiss Air verwendet eine ähnliche Version des Bildes: swiss.com/corporate/en/company/responsibility/… ... mit einigen der kleineren Werte umgekehrt.
Wie viel Wasser entsteht im Jet-Abgas?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v